摩尔盐，即硫酸亚铁铵[(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O]，是一种浅绿色晶体，因其在分析化学中作为基准试剂的重要用途而闻名。它兼具亚铁离子的还原性和良好的水溶性。以废铁屑、稀硫酸和硫酸铵为原料制备摩尔盐，是一个典型的资源回收与绿色化学过程。
制备流程解析
在所述的制备流程中，关键的第一步通常涉及对原料废铁屑的预处理。当问题中提到“步骤1中加Na2CO3溶液目的”时，其核心作用在于除油去锈。具体分析如下：
1. 除油污：废铁屑表面常附着有机油污。碳酸钠（Na2CO3，俗称纯碱）溶液呈碱性，可以水解油脂，生成可溶性的高级脂肪酸钠和甘油，从而有效去除油污。
2. 除铁锈：铁屑表面的铁锈（主要成分为Fe2O3·xH2O）能与稀酸反应，但预先用碱液处理可以部分去除表面的氧化物，并使铁屑表面更洁净，有利于后续与稀硫酸反应时，纯铁能更充分、快速地接触反应。
经过Na2CO3溶液煮沸清洗后，需用蒸馏水将铁屑洗涤至中性，以避免引入杂质离子。
后续步骤简要概括为：将洁净的铁屑与稀硫酸反应生成硫酸亚铁溶液，过滤除去过量铁屑，再向滤液中加入等物质的量的硫酸铵，经过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤和干燥，即可得到摩尔盐晶体。该工艺巧妙利用了硫酸亚铁和硫酸铵溶解度的差异，使复盐优先结晶析出。
与污水处理及再生利用的关联
题目中提及的“污水处理及其再生利用”，与摩尔盐的制备及性质有着深刻的联系，体现了化学在环境保护中的应用：
- 原料的循环利用：制备流程以“废铁屑”为起点，本身就是对固体废物的资源化利用，符合循环经济原则，减少了资源浪费和处置压力。
- 作为水处理剂：制得的摩尔盐或其核心成分亚铁离子（Fe²⁺），在污水处理领域有重要应用。
- 混凝/絮凝作用：在水处理中，硫酸亚铁可作为无机混凝剂。Fe²⁺在水中水解生成具有吸附作用的Fe(OH)₂絮体（进一步氧化可形成Fe(OH)₃），能有效吸附、包裹水中悬浮的胶体颗粒和部分溶解性污染物，形成更大的矾花沉降，从而去除浊度、色度和部分有机物。
- 还原与沉淀作用：利用其还原性，可以处理含氧化性污染物的废水，例如将毒性较强的六价铬（Cr(VI)）还原为毒性较低的三价铬（Cr(III)），并在后续碱性条件下形成Cr(OH)₃沉淀去除。
- 磷酸盐去除：亚铁离子能与废水中的磷酸根形成沉淀，用于控制水体富营养化。
- 工艺流程的绿色化：制备摩尔盐的化学反应（Fe + H2SO4 → FeSO4 + H2↑）副产物为氢气，若能安全收集利用，可进一步增加过程的绿色价值。整个工艺条件温和，使用的化学品相对常见且环境风险较低。
结论
在摩尔盐制备的初始步骤中加入碳酸钠溶液，是一项关键的预处理净化操作，旨在去除废铁屑表面的油脂和杂质，保障后续反应的效率和产物的纯度。而这一从废物出发的制备过程，及其产物在水处理中的广泛应用，完美诠释了“变废为宝”和“以废治废”的环保理念，是化学原理服务于资源再生与环境污染治理的生动例证。将实验室制备与工业污水处理技术相联系，有助于我们更全面地理解物质的性质与价值。
